生活、生产、科技与物态变化过程中的吸热

生活、生产、科技与物态变化过程中的吸热

山东省诸城市树一中学　郑焕友 隋海英

　　自然界中的物质在一般情况下以固态、液态或气态三种状态存在，物质的这三种状态在一定的条件下可以相互转化，转化过程中伴随着吸热或放热现象，吸热的物态变化有熔化吸热、汽化吸热、升华吸热。在生活、生产、科技中物态变化吸热现象有什么应用呢?

　　一、物质的熔化吸热的应用

　　向可乐饮料中加冰块会使饮料变得更清凉：夏天，我们在喝饮料的时候，常会在饮料中放入一些冰块，冰块在熔化时，要吸热，使饮料变的清凉可口。

　　冰的熔化冷藏：储存食品时利用冰熔化吸热，使食品降温防止食品腐烂变质。

　　化雪冷：俗话说“下雪不冷，化雪冷。”化雪时发生的物态变化是熔化，冰熔化时吸热，使得气温降低，所以人会感到冷。

　　建造房屋的保温材料：现在出现了一种新型的建筑材料，这种材料在温度升高到一定温度时熔化，它熔化时吸收热量，使房间中的温度降低，当温度下降到一定温度时它会凝固，凝固时放出热量，房间内的温度升高，使室温维持在一个适宜的温度。

　　发射卫星的火箭头部涂了一层特殊的材料，保护火箭：用来发射卫星的火箭在大气中飞行时，由于火箭头部与空气摩擦使它的头部发热，温度可达几千摄氏度。在它的头部涂了一层特殊材料，这种材料受热很容易熔化、汽化吸收箭头与空气摩擦产生的热，可以避免火箭因高速运动时与空气作用产生的高温而被毁坏的危险。

　　另外，高烧病人用冰块降温，夏天吃冰棒解热，冰镇啤酒都是利用冰的熔化吸热。

　　二、物质的汽化吸热的应用

　　夏天天热时向地上洒水会感到凉快：在地上洒了水，蒸发需要吸收热量，水蒸发吸热有降温制冷作用，故天热时向地上洒水会感到凉快。

　　夏天天热，洗把脸就感到凉快：洗了脸后，脸上有水分，水蒸发需要吸收热量，水蒸发吸热有降温制冷作用，所以夏天天热，洗把脸就感到凉快。

　　擦酒精为中暑病人缓解症状：给中暑病人擦酒精，酒精容易蒸发，蒸发需要吸收热量，蒸发吸热有降温制冷作用，酒精蒸发快，从病人身上带走热量快，使中暑病人缓解症状。

　　夏天用电风扇吹风感到凉快：当我们在炎热的夏天使用电风扇的时候，电风扇的工作，加快了室内空气的流动，因而加快人体汗液的蒸发，蒸发需要吸收热量，故人们会感觉到凉爽。

　　沙漠冰箱：住在非洲沙漠中的居民，由于没有电，夏天无法用冰箱保鲜食物，当地居民发明了一种沙漠冰箱“罐中罐”。它是由一个内罐和一个外罐组成，两罐之间填上沙子，使用时将食物和饮料放在内罐中，罐口盖上湿布，然后放在通风干燥的地方，经常在两罐间的沙子中洒些水，由于水蒸发吸热有降温制冷作用，使食物和饮料保持较低的温度，这样就能起到保鲜的作用。

　　沙漠羊皮袋：在沙漠里旅行的人，常用一个羊皮袋来装水，由于羊皮袋中的水不断地渗出，然后蒸发，蒸发吸热有降温制冷作用，使袋中的水温度较低，虽然气温较高，但是水喝起来清凉可口。

　　夏天食物放在水缸中防变质：夏天，没有冰箱的农村家庭，为了防止饭菜变质，常把饭菜放入菜盆，再把菜盆放入水缸中，让菜盆浮在水面上。由于水缸中的水不断蒸发吸热，使水缸内的温度降低，从而使饭菜的温度降低，不致于使饭菜变质。

　　手术麻醉：医学上有一种麻醉剂叫氯乙烷，它是一种透明、沸点为13.10°C的液体，使用时，将容器口对准需手术部位喷出，喷出的四氯乙烷迅速汽化吸热降温使需手术部位冷冻，使需手术部位麻醉，从而进行手术。

　　冰箱制冷：目前常用的电冰箱利用一种制冷剂作为热的搬运工，把冰箱内的热搬运至冰箱的外面，制冷剂是一种既容易汽化又容易液化的物质，汽化时它吸热，就如搬运工把包裹扛上了肩，液化时它放热，就如搬运工把包裹卸了下来。工作时，制冷剂经过一段很细的毛细管(冷凝器)缓慢地进入冰箱内冷冻的管子(蒸发器)，在这里进行迅速汽化吸热，使冰箱内温度降低。生成的蒸气又被电动压缩机抽走，压入冷凝器，再次液化并把从冰箱内带来的热通过冰箱壁上的管子放出，制冷剂这样循环流动，冰箱内冷冻室里就可以保持相当低的温度。空调的制冷也是这个道理。

　　热棒：2006年7月1日，青藏铁路全线贯通。铁路要通过“千年冻土”区，“冻土”区路基在温度过高时会变得松软不牢固。为解决“冻土”难题，保证路基的稳定性，采取了防护措施，铁路路基两旁各插有一排碗口粗细、高约2米的铁棒(如图所示)，我们叫它热棒。热棒在路基下还埋有5米深，整个棒体是中空的，里面灌有液氨。装在热棒下端的液态氨在温度升高时会汽化，从路基内部吸热，使路基温度降低，路基的温度保持在一个较低的温度，不致于使路基变得松软不牢固。

　　热管：热管是20世纪80年代研制出来的一种导热本领非常强大的装置。热管是一根两端封闭的金属管，管的内壁衬了一层多孔的材料，叫做吸收芯，吸收芯中充有酒精或其他易汽化的液体，当管的一端受热时，热端吸收芯中的液体受热汽化变成气体，气体沿内管运动到另一端(冷端)。而冷端由于未受热，温度低，气体就会因放热而液化，被冷凝的液体又被吸收芯吸附，通过毛细作用又回到热端。如此循环，热管的热量就不断地从一端输送到另一端。

　　发射火箭保护发射架：如图所示，2005年10月12日，“神舟六号”载人飞船成功发射。为了保护发射台的铁架不被火箭向下喷射的高温火焰所熔化，工作人员在台底建造了一个大水池。当高温火焰喷到水中时，水池中的水迅速发生汽化，水汽化时吸收了大量的热，不致于使发射台的铁架温度升的很高而熔化，从而保护了发射架。

　　三、物质的升华吸热的应用

　　干冰冷藏食品：运输食品时利用干冰升华吸热降温来防止食品腐烂变质。

　　舞台烟雾效果：在文娱演出时，舞台上往往要用弥漫的白雾给人以若隐若现的舞台效果，这种烟雾是由于向空气中喷撒干冰(固态二氧化碳)，干冰升华时吸热，使气温迅速下降，空气中的水蒸气有的液化成小水滴，形成白雾，有的凝华成小冰晶，形成白烟，这样就造成了舞台上的云雾效果。

　　人工降雨：人们利用干冰升华吸热的特点进行人工降雨。当干冰进入冷空气层，会很快升华，在升华过程中将吸收大量的热量，使冷空气层的气温急剧下降，这时高空中的水蒸气就会变成小冰晶，小冰晶逐渐变大后下落，在下落过程中遇到暖气流就会熔化而形成雨。

　　手术麻醉：固态二氧化碳可以直接升华为气态的二氧化碳，同时吸收大量的热，还没有残留物。利用这个特点，可以用在医学科研上，现代医学上有一种“冷冻疗法”，即把干冰放在部分组织(如疣子)上，利用干冰升华吸热迅速降温冷冻，使其组织坏死，达到不用“动刀”而治愈的目的。

　　总之，物态变化过程中的吸热过程在生活、生产、科技中得到了广泛的应用，这些应用对提高我们的生活质量、提高生产、科技水平起到了重要的作用。